微电脑式微波炉的工作原理解析

1.微电脑式微波炉的工作原理

微电脑式微波炉的高压线圈部分和机械方式的微波炉基本相同，所不同的是控制电路部分，如图1-30所示为采用微电脑方式的微波炉的电路结构。微电脑式微波炉的主要器件和定时器控制方式的微波炉是一样的，即产生微波信号的都是磁控管，其供电电路由高压变压器、高压电容和高压二极管构成。高压电容和高压变压器的线圈产生2450MHz的谐振。

图1-30 微电脑式的微波炉电路结构

从图1-30中可以看出，该微波炉的频率可以调整。微波炉上有两个挡位，当拨至高频率挡时，继电器的开关就会断开，电容C2就不起作用；当拨至低频率挡时，继电器的开关便会接通。继电器的开关一接通，就相当于给高压电容又增加了一个并联电容C2，谐振电容量增加，频率便有所降低。

在微电脑式的微波炉中，微波炉的控制都是通过微处理器完成的。微处理器具有自动控制功能，它可以接收人工指令，也可以接收遥控信号。微波炉里的开关、电动机等都是由微处理器发出的控制指令进行控制的。

此典型微波炉不仅具有微波功能，而且还具有烧烤功能。微波炉的烧烤功能主要是通过石英管实现的。在烧烤状态下，石英管产生的热辐射可以对食物进行烧烤加热。这种加热方式与微波不同，它完全是依靠石英管的热辐射效应对食物进行加热的。在使用烧烤功能时，微波/烧烤切换开关切换至烧烤状态，将微波功能断开，微波炉即可通过石英管对食物进行烧烤。为了控制烧烤的程度，微波炉中安装有两根石英管。当采用小火力烧烤加热时，石英管切换开关闭合，将下加热管（石英管）短路，即只有上加热管（石英管）工作。当选择大火力烧烤时，石英管切换开关断开，上加热管和下加热管一起工作对食物进行加热。

在工作时，微处理器向继电器发送控制指令，即可控制继电器的工作。继电器控制电路有5根引线，其中一根控制断续继电器，它是用来控制微波火力的。如果使用强火力，继电器就一直接通，磁控管便一直发射微波对食物进行加热；如果使用弱火力，继电器便会在微处理器的控制下间断工作。例如可以使磁控管发射30s微波后停止20s，然后再发射30s，这样往复间歇工作，就可以达到火力控制的效果。

第二根引线控制微波/烧烤切换开关，当微波炉使用微波功能时，微处理器发送控制指将微波/烧烤切换开关接至微波状态，磁控管工作，对食物进行微波加热。当微波炉使用烧烤功能时，微处理器便控制切换开关将石英管加热电路接通，从而使微波电路断开，即可实现对食物的烧烤加热。

第三根引线控制频率切换继电器，从而实现对电磁炉功率的调整控制。第四根引线和第五根引线分别控制风扇/转盘继电器和门联动继电器。通过继电器对开关进行控制，可以实现小功率、小电流、小信号对大功率、大电流、大信号的控制。同时，便于将工作电压高的器件与工作电压低的器件分开放置，对电路的安全也是一个保证。

在微波炉中，微处理器专门制作在控制电路板上，除微处理器外，相关的外围电路或辅助电路也都安装在控制电路板上。其中，时钟振荡电路是给微处理器提供时钟振荡信号的部分。微处理器工作必须有一个同步时钟，这样微处理器内部的数字电路才能够正常工作。同步信号产生器为微处理器提供同步信号。微处理器的工作一般都在集成电路内部进行，用户是看不见摸不着的，所以微处理器为了和用户实现人机对话，通常设置有显示驱动电路。显示驱动电路将微波炉各部分的工作状态通过显示面板上的数码管、发光二极管、液晶显示屏等器件显示出来。这些电路在一起构成微波炉的控制电路部分，它们的工作一般都需要低压信号，因此需要设置一个低压供电电路，将交流220V电压变成5V、12V直流电压，为微处理器和相关电路供电。

（1）微处理器

微处理器的工作是按照人工指令的要求，遵循内部的程序进行的。操作按键的指令通过指令接口送给微处理器。在电路中设有门开合的检测开关，微波炉的门一打开，磁控管就必须停止工作。所以，微处理器一旦检测到门打开了，就会马上通过继电器将磁控管的供电切断。同时微处理器还有一些自动控制功能，微处理器的自动控制需要有传感器给它传送工作状态信号。如温度传感器主要用于检测微波炉炉腔内的温度，如果炉腔里的温度过高了，温度传感器就会通知微处理器停机。气体传感器主要用于气体的检测，如微波炉里面的食物烧焦冒烟了，气体传感器便会检测到气体的变化并通知微处理器停机。重量传感器则是将检测到的食物重量传送给微处理器，然后微处理器会根据检测到的食物重量计算加热的时间。微处理器的种类不同，功能各异，不同厂家、不同品牌微波炉的微处理器的型号、外形各不相同，其典型外形如图1-31所示。有的微处理器里面的电路规模小，它的引脚数也比较少；有的微处理器功能比较多，引脚数也较多。可通过电路板上的标记以及型号对微处理器进行识别。

图1-31 微处理器的外形及内部结构

湿度传感器和红外线传感器分别用于环境湿度的检测和加热过程中热辐射的检测。采用微处理器以后，微波炉的工作就更加智能化了。

在微处理器的内部，运算器和控制器是它的核心部件，就相当于人的大脑，可以分析送来的信号，然后进行响应和控制。在工作过程中，传感器送来的信号经过传感器接口送入微处理器的控制器和运算器。人工指令（遥控信号或键控信号）也送到微处理器的控制器和运算器中。微处理器会对传感器送来的信号和人工指令送来的信号进行分析比较，然后确定所要调用的程序。例如，传感器检测到炉腔温度过高后，将检测信号送入微处理器，此时人工指令输入的信号仍是要微波炉继续加热。这时，微处理器会根据程序设定发出控制指令。因为程序里规定当遇到温度过高时优先执行停机保护指令，所以，微处理器会直接输出停机保护的控制指令，停止微波炉的工作，对整机进行保护。微处理器的工作就是按照生产时的程序自动运行的，如哪个继电器先接通，哪部分后运行，食物的加热时间及模式如何，等等。微处理器所执行的程序是在微处理器生产时就已写好的，被存放在微处理器的存储器（ROM）中。微处理器内部的ROM是一个只读存储器，微处理器生产时程序和数据等信息就被写入到ROM中。当微处理器工作时，就会按照ROM中存储的程序内容进行。在工作之初，微处理器需要一个复位信号，即使整机恢复至初始状态，微处理器也可以按照顺序一步一步地运行程序。如果没有复位信号，微处理器就不知道从哪里开始，程序就会混乱。

微处理器中的时钟振荡器外接一个石英晶体，在时钟电路里面还有一个分频电路，它可以根据机器的运算速度进行分频。分频后的频率就决定了微处理器的工作节拍，工作节拍进而决定了微处理器的运算速度。因此，对于微处理器来说，时钟振荡电路是不可缺少的。

（2）继电器控制电路

在微波炉里有很多开关，如开关接通就可以实现供电，开关断开就可以实现保护。在电路中继电器控制的信号大都属于强信号，很多都是220V的电压。如果直接使用晶体管控制开关，那么晶体管就要承受220V高压，这就要求必须使用耐高压的晶体管和大功率晶体管。这会使电路的制作成本提高，但检修时的安全性有所保证。因为晶体管的电压高、电流大，就必然需要加散热片，散热片就可能带电，晶体管的3个脚也可能带电，这样非常不安全，所以许多电路中会采用继电器就可以实现用低压信号控制高压信号的作用，图1-32所示为微波炉继电器控制电路。

图1-32 继电器控制电路

石英晶体与时钟振荡器会产生一个非常稳定的时钟信号。通常时钟信号的频率比较高，常见的有4MHz、8MHz、12MHz、20MHz等。

在图1-32中，在继电器内有一个被制成电磁铁的线圈，通电时电磁铁会动作，从而带动触点开合。触点上的电压和继电器线圈是隔离的，所以控制继电器线圈的电路中不会有高压，非常安全。

对于继电器的控制最简单的方法就是在继电器的一端接上电源（如12V），另一端接晶体管的集电极，晶体管的发射极接地。只要晶体管一导通，集电极的电流便能流到发射极，12V的电源电压就通过线圈流到晶体管的发射极（接地），这样便形成了回路，继电器就开始动作。晶体管一旦截止，触点也就断开了，所以控制起来非常方便。晶体管的基极一般接控制信号，低电平时，晶体管是截止的，电流不能流过。在需要晶体管工作时，控制信号会由低电平变成高电平加到晶体管的基极，晶体管便会立刻导通。实际上，晶体管在电路中起开关作用，而不是起放大作用。

在晶体管作为开关使用时，电子元器件比较少，除了两个电阻，在继电器旁边还设有一个保护二极管。晶体管截止时，线圈会产生一个反向电动势，这是由于线圈的自感所引起的。感应电动势的突发性比较高，会突然产生一个很高的尖脉冲，其幅度很大，有可能将晶体管击穿，所以在电路中设置了一个保护二极管，如果线圈中有感应电动势，就会通过二极管流回去，脉冲信号就被二极管所吸收，不会对晶体管产生冲击作用。

图1-32中左右两个电路在结构上是相同的，只是所采用的控制晶体管不同，左侧的电路使用的是NPN型晶体管，右侧的电路使用的是PNP型晶体管。PNP型晶体管和NPN型晶体管的极性不一样，所以在采用PNP型晶体管的电路中，电压要加在PNP型晶体管的发射极，接地要接在继电器这一端。它的驱动信号也与前面所讲的（NPN型晶体管电路）相反，如果晶体管截止，电路中的控制信号是高电平，如果控制信号出现低电平，晶体管就会导通，进而12V电压就会通过继电器来控制其触点的接通或断开。电路中接PNP型晶体管时，所设计的保护二极管的极性也得反过来，因为线圈产生的感应电动势的极性也是变化的。

（3）晶体管基本电路

晶体管最主要的用途是制作成放大器和控制器。如图1-33所示的是由晶体管所组成的最常用的一种放大器电路。在微电脑式微波炉里采用了很多晶体管基本电路。

图1-33 晶体管的基本电路

在看电路图时，要注意晶体管的型号，晶体管的型号不同，控制信号、电压极性、保护二极管都是不同的。

晶体管的3个脚（电极）必须加上一定的直流偏压才能工作。偏置电压设置得不同，就可以使晶体管具有不同的功能。图1-33所示电路是一个信号放大器，输入一个交流信号并经过晶体管放大后，就会输出一个放大的信号。这就是该典型电路的基本功能。

图1-33中电阻R1、R2用于给晶体管基极设置工作点，电阻R3为集电极负载电阻，在电阻R3上流过的信号就是晶体管要输出的信号。电阻R4用于稳定电路的工作点，它是一个负反馈电阻。电阻R4的阻值越大，晶体管的放大量就越小。没有电阻R4，晶体管放大器的放大倍数为最大值，加上电阻R4后就会改善电路的性能。电容C3通常被称为去耦电容，加上这个电容以后，交流信号的放大量会有所提高。在晶体管的基极加的电容C1叫输入电容，又称耦合电容，这个电容的作用是能够通过交流信号，但不能够通过直流信号。加上C1后，在输入端的直流电压就不会被加到晶体管上。因为有直流电压就会干扰放大器的工作，所以要设置耦合电容。

在输出的地方加电容C2后，只会输出交流信号而不输出直流信号。这是最基本的放大器结构，在很多电子产品中有着广泛的应用。

（4）控制电路

控制电路是微电脑控制式微波炉的中枢神经组织，能够传达微处理器的处理信号，同时检测微波炉的状态并传达给微处理器，图1-34所示为一个典型微电脑式微波炉的控制电路。

从图1-34中可以看到，该微波炉所采用的控制微处理器是一个双列直插式大规模集成电路。这个集成电路的引脚很多，每个引脚的功能各不相同。在微处理器的右边有一个12脚的引线插口，引线插口所连接的是操作电路。操作电路是由一排一排的纵向导线和一行一行的横向导线构成的，在每一个导线的交叉点上有一个开关符号。这些开关符号代表安装在微波炉前面板上的按键开关，每按一下开关，两个点之间就接通了。用这种引线交叉的方式可以安装很多按键，这种棋盘格的按键操作方式被称为矩阵式人工指令键输入方式。

通过按键的方式，就可将人工指令送给微处理器，微处理器根据人工指令就可以自动进行工作了。

在纵向引线上，只要一开机，微处理器就会产生一系列的时序脉冲，每条线上的时序脉冲的时序是不同的。如果按动某一个开关，连接它的横竖两条线就接通了，就会将时序脉冲从纵向的线上传到横向的线上并送入微处理器，微处理器根据矩阵点的坐标，可以判别出被按下的是什么键，因为每一个键都有一个相应的代号，每个代号都对应一个相应的功能设置，这个功能设置是事先设置好后存储到微处理器里面的存储器中的。例如，代号SB1表示启动，SB2表示薄块烧烤，SB3表示组合烧烤，SB4表示快速烹饪等。微处理器工作时，会把工作状态和运行时间通过微波炉上的数码液晶显示屏显示出来。这样可以很方便地了解微波炉的工作状态。

微处理器的（31）、（32）脚外接一个石英晶体，为微处理器的正常工作提供时钟振荡信号。因为微处理器是一种数字电路，所以其输出指令有两种方式，其中一种是输出逻辑电平方式（即高电平或低电平），另一种是输出幅度为5V的数字脉冲信号。所以，对微波炉电动机、继电器等其他器件的控制，微处理器一般是通过一个转换电路或驱动电路来实现的。例如，对于电动机的驱动，由于微处理器不能输出功率信号，因此必须通过晶体管再驱动电动机。

图1-34 典型微电脑控制式微波炉控制电路图

交流220V电压通过接口XP1进入电路中，首先要进入变压器T。变压器T是一个小功率的变压器，它将220V电压变成十几伏甚至是几伏的低压，然后经过整流二极管和滤波电容变成直流电压，再经过电容C2滤波以后，输出一个18V的电压。这个电压就可以供给其他电路或晶体管作为低压电源使用。二次绕组所接的二极管VD3的输出方向与VD1和VD2是相反的，经过VD3整流滤波后输出的是一个负电压。在变压器的二次绕组上面还有一个绕组，它输出2V的交流电压，该电压输出后直接加在显示屏的①脚和（16）脚上（灯丝供电）。显示器的灯丝是给显示屏的阴极加热的，这种荧光性质的显示器要靠阴极发射电子去轰击显示屏上一个段一个段的符号。由于符号上面涂有荧光粉（在这个器件当中相当于阳极），阴极上的电子轰击到阳极上，在阳极上的荧光粉是什么颜色就会发出什么颜色的光。如果没有给灯丝供电的电压，显示屏就不会亮。

在托盘下有一个驱动电动机（托盘电动机），它是由继电器通过插件XP2进行控制的。继电器开关一接通，电动机就接通了，托盘就随着托盘电动机旋转。托盘电动机的继电器是由VT8进行控制的，18V的电压经过继电器的绕组，再经过限流电阻R29接到晶体管VT8的集电极，再流过其发射极到地。这样只要控制VT8使其导通，托盘电动机就会旋转，使VT8截止，托盘电动机也会停止旋转，所以控制晶体管VT8就是控制它的基极。晶体管VT8的基极处有一个限流电阻R27，它也叫耦合电阻，其另一端连接在微处理器的②脚。微处理器的②脚输出一个高电平并加到VT8的基极，VT8一旦导通，转盘电动机就开始旋转。

微波/烧烤控制也是由两个继电器完成的，其中微波控制的继电器是由晶体管VT6进行控制的，烧烤控制的继电器是由晶体管VT7进行控制的。VT6和VT7分别由微处理器的（15）脚和（40）脚进行控制。通过这种控制方式，当需要进行烧烤或微波加热时，微处理器的（15）脚或（40）脚就会输出电平信号，对相应的晶体管进行控制，进而再对继电器进行控制。

如果电路里某一项功能失常，可以先看一下继电器是否动作，以及有没有输出。电路中比较容易损坏的器件是晶体管，如果晶体管损坏，必须要检查一下保护二极管。如果保护二极管损坏，继电器的反向电压就会对晶体管起到破坏作用，晶体管就容易损坏。

需要注意的是微处理器左侧的引脚都是一些输入和输出的接口，需要时可以进行检测。

在正文所述型号中，微处理器的①脚是对排风扇进行控制的，若①脚输出的是高电平，晶体管VT4就导通，VT4导通后排风扇的继电器就动作，排风扇电动机就会旋转。

在微波控制和烧烤控制电路当中可以看到，二极管VD6、VD8可以吸收继电器产生的反峰电压，同时起到保护作用。每个晶体管的基极都串接一个电阻，如电阻R24，这个电阻叫做耦合电阻或限流电阻。根据晶体管的特性，在晶体管的发射极和基极之间的电压是一个常量，就是一个PN结的电压，它是不会改变的。如果没有耦合电阻，一旦晶体管基极的电压高了，会突然将晶体管烧穿。在更换的时候，千万不能省掉耦合电阻，省掉耦合电阻是很危险的。同时还要注意在电路中控制的晶体管是PNP型还是NPN型。电路中VT6、VT7、VT5是PNP型的晶体管，PNP型的发射极电压高，集电极电压低，所以电流是从发射极向集电极方向流动。VT4属于NPN型晶体管，它的电流方向是从集电极流向发射极。不同类型的晶体管，其控制电压的极性也是不同的。NPN型晶体管的基极必须是高电平，它才能导通工作，而PNP型的必须是低电平时才能导通工作。

下面再介绍一种常见的微处理器控制电路，如图1-35所示。

IC3（S8749H）是微处理器集成电路，它由220V电压经过插件CT1和低压变压器产生低压给低压部分供电。交流输入电路中有一个熔丝BXS和过电压保护元件（压敏电阻器）。低压变压器T1的输出端接有4个二极管组成的桥式整流电路。桥式整流电路中的D1和D2之间的点是接地点，D3和D4之间的点是正电压的输出端，即12V电压输出端。电容C3、C2、C1是滤波电容，在三端稳压器GL7805的前面有一个整流二极管。三端稳压器GL7805实际上是一个稳压电路，其型号中的最后两位表示输出电压值，“05”表示该三端稳压器输出的电压是5V。GL7805的①脚输入12V电压，②脚接地，③脚输出5V电压。

三端稳压器输出的5V电压接到微处理器IC3的⑤脚，⑤脚是微处理器的电源供电端，①脚和⑦脚是微处理器的接地端，微处理器需要有5V供电才能正常工作。微处理器的（36）～（38）脚是微处理器的指令输出端。指令输出控制电路采用的都是双晶体管，通过接口晶体管控制的器件是继电器J1、J2和蜂鸣器Y1。J1是定时继电器，J2是微波继电器。微处理器IC3的（36）脚输出高电平时，晶体管T5就会导通，有电流流过，晶体管T6也会导通。如果T6导通，12V的电压就会通过继电器J2的线圈，再经过T6的集电极，由发射极到地。继电器就会进行动作，高压变压器的供电线路接通。继电器J2并联的二极管D9是保护二极管，继电器线圈产生的反向电压由保护二极管D9吸收。IC3的（37）脚用于控制磁控管供电。IC3对蜂鸣器的控制同样采用这种方式，由IC3的（38）脚输出控制信号，经T1和T2去控制蜂鸣器。

1N4001是保护二极管D9的型号，它是一个普通的开关二极管，如果没有开关二极管，用整流二极管代替也是可以的。

2ES4059是显示电路。操作人工指令键或者微处理器控制微波炉进入工作状态时，显示屏上会显示出相应的数字和符号。显示屏的显示也是通

图1-35 上菱WA650A微处理器控制电路

正文所述的电路中，T5和T6组成一个复合晶体管，这种晶体管的特点是T6的功率较大，T5的功率较小。过微处理器、晶体管接口进行控制的。显示电路的驱动经过接口电路IC2（MCT1413P），然后再去驱动显示屏。耦合电阻R29～R35的阻值都是75Ω，IC2的⑨脚是5V供电端（也是由控制板上的直流供电电压提供的），⑧脚是接地端。人工操作指令通过CT3连接插件送给CPU。

（5）蜂鸣器驱动电路

两端加有电压时会发出声音，即蜂鸣器，如图1-36所示为蜂鸣器驱动电路。

图1-36 蜂鸣器驱动电路

继电器J2的标识为“5A/250V”，通常指的是继电器触点的电流和电压。如继电器控制的是给高压变压器供电的220V电压，即被继电器控制的触点电压是220V。触点之间所能流过的电流是5A，并不是指T6所能承受的电流就是5A。

图1-36所示电路是通过晶体管进行控制的。控制信号经过电阻R1加到晶体管的基极。晶体管的基极是一个控制极，会对晶体管集电极和发射极之间的阻抗和工作状态进行控制。基极电路中串联的电阻R1主要起限流作用。

该电路使用的控制晶体管是一个NPN型晶体管，NPN型晶体管和PNP型晶体管的工作条件是接于集电极和发射极的电压极性相反。也就是说，如果使用的是NPN型晶体管，则晶体管集电极上应加有+12V电压；如果使用的是一个PNP型晶体管，则晶体管的集电极电压应为+12V。

仍以NPN型控制晶体管为例，+12V电压经过蜂鸣器接到控制晶体管的集电极，控制晶体管的发射极接地，如果控制晶体管的集电极和发射极之间导通，电流就能通过控制晶体管到地形成回路，蜂鸣器就能发出声音。如果控制晶体管是截止的，电流没有通路，则蜂鸣器就不会发声。所以，在工作过程中，如果微处理器发出一个高电平的信号，该信号加到晶体管的基极，晶体管就会导通，蜂鸣器便会发出声音。

2.微电脑控制式微波炉电路详解

前面我们大致了解了微电脑控制式微波炉的整机工作原理及电路概况，下面，我们通过对几款典型机型的分析，来具体认识一下微电脑式微波炉的电路结构组成。

（1）格兰仕WD800G/WD900G型光波微波炉电路

格兰仕WD800G/WD900G机型，采用微电脑控制方式。属于实用型光波微波炉，在微电脑式微波炉中具有一定的代表性。如图1-37所示为格兰仕WD900G型微波炉外形示意图。

图1-37 格兰仕WD900G型微波炉外形示意图

如图1-38所示，为格兰仕WD900G型微波炉显示窗说明。

图1-38 格兰仕WD900G型微波炉显示窗说明

WD800G和WD900G两款机型都属于菜单型，每个按键或状态代表了一种烹调功能。具有时钟、自动解冻、自动烹调、定时及火力烹调、快速烹调、光波烹调、光波微波组合1、光波微波组合2等功能。

1）格兰仕WD800G/WD900G型微波炉整机概述。

格兰仕WD800G/WD900G型微波炉的内部结构主要由按键板、电脑板、光波管、磁控管、高压变压器、高压电容、高压二极管、炉门联锁开关、风扇电动机系统、转盘电动机系统、炉腔、炉门等组成。

2）格兰仕WD800G/WD900G型微波炉单元电路。

图1-39所示为两种机型的电气系统接线方法。由于两机型没有给出电脑板原理图，这里根据接线图和电脑板控制基本原理，绘出各单元电路框图，以便在没有原理图的情况下大致了解其基本控制过程，并以此为基础检修微波炉及电脑板。

下面，我们对格兰仕WD800G/WD900G型微波炉电路工作情况做一了解。

图1-39 格兰仕WD800G/WD900G型微波炉接线图

①电源和单片机电路的工作。

如图1-40所示，微波炉在接通电源后，220V通过FUSE、磁控管热切断器S4，加到低压变压器一次侧，被降压后输出两组交流电压，分别进行整流、滤波及稳压处理，变换为+5V、+V1电压，作为单片机和驱动继电器等器件的工作电压。

图1-40 电脑板电源和单片机（CPU）工作条件框图

单片机待机过程显示较快，但工作次序比较麻烦，详细见正文讲述。

+5V电压除直接加到单片机的电源脚外，还经复位电路，变换为滞后+5V电源一段时间，以大于4.6V复位电压，加到单片机的复位脚。

单片机在+5V电源和复位电压均正常的情况下，与外接晶体配合，产生时钟振荡，使单片机进入待机状态。

待机状态下的单片机，一方面输出初始字符显示信号，使显示屏上显示“1：01”和时钟符号；另一方面对键盘进行扫描。如果发现有功能键被操作时，对操作键进行识别，如果判断操作键为火力、光波、微波光波组合1、微波光波组合2、菜单旋钮、取消/停止键，则将操作指令存储起来，不执行；同时，单片机还据炉门检测脚电压高低，判断炉门是否关闭。亦即在判断炉门关闭时，可接收处理所有用户指令，在判断炉门没有关闭时则拒绝处理“启动”指令。

②炉门检测及启动控制电路。

图1-41所示为炉门检测及启动控制电路示意图。

图1-41 炉门检测及启动控制电路

微波炉单片机（CPU）上电工作后，就通过炉门检测电压高/低来判断门次级联锁开关S2处于接通，还是断开状态。当单片机判断S2处于接通状态时，判断出当前炉门关闭，可处理“启动”指令，输出启动控制信号。使启动控制电路工作。此时微波（或光波）控制电路做好准备。

③微波加热及火力控制电路。

图1-42所示为微波加热及火力控制电路示意图。

图1-42 微波加热及火力控制电路

当微波（或光波）控制电路在单片机输出微波（或光波）指令情况下，可进入工作状态，接通微波（或光波）系统供电电路，微波炉进入烹调状态。反之，当单片机判断S2处于断开状态时，判断当前炉门打门，单片机拒绝处理“启动”指令，以防止微波泄漏，但可以处理火力、设置等其他指令，并将这些指令存储起来待用。

a.微波加热电路。

当单片机在检测到炉门关闭，且用户设置于微波加热方式被启动时，单片机的微波控制脚输出微波工作指令，使外接晶体管饱和导通，驱动功率继电器RY3触点接通。这时，220V电源通过FUSE、门初级联锁开关S1、门监控开关S3、高压变压器T一次侧、功率继电器RY3、磁控管热切断器S4等形成回路，高压变压器一次侧得电，二次侧形成3.4V和2100V两组交流电压。3.4V交流电加到磁控管灯丝，使灯丝发热激励阴极发射大量电子；2100V交流电压正半周时，高压二极管导通，对高压电容充电，电容器被充电到电压的峰值；2100V电压的在负半周时，高压二极管截止，磁控管导通。高压电容C上正半周的电压与绕组电压正相串联，获得两倍高压，即4200V左右的直流高电压，加到磁控管的阴极和阳极之间。这样，磁控管阴极被加热，且阴极和阳极加有直流高电压，就可连续输出微波，对食物进行加热。

b.火力控制电路。

如果用户设置为最高火力，单片机令RY3继电器始终接通，微波系统始终发射微波；如果用户设置为其他火力，或光波微波组合、自动解冻等功能时，单片机的微波控制脚输出PWM（脉宽调制脉冲），通过晶体管令RY3断续接通，微波系统间歇性发射微波。用户设置的火力越高，单片机输出的PWM占空比就越大。

任何微电脑式微波炉，单片机输出的PWM信号占空比分为5～6个挡，格兰仕WD800G/WD900G机型为5个。也正是PWM信号的不同，决定了微波炉能调节出几个规定挡的功率。(www.xing528.com)

c.微波系统的保护。

微波炉中H.V.FUSE为高压熔断器，负责高压过电流保护；FUSE为电源熔断器，负责整机过电流保护；磁控管热切断器S4，负责磁控管过热保护，具有自动复位功能。

④光波加热及控制电路。

如图1-43所示为光波加热及控制电路。

图1-43 光波加热及控制电路

当单片机检测到炉门关闭，且用户设置的光波加热方式被启动时，单片机的光波控制脚输出工作指令，使外接晶体管饱和导通，驱动光波继电器RY2触点吸合。接通光波管供电电路，光波管发射光波，对食物进行加热。

当用户设置为光波微波组合加热方式时，根据组合方式，单片机的光波控制脚输出可调制脉冲，如图1-44所示，在脉冲的高电平期间令光波电路工作，在脉冲的低电平期间光波电路停止工作。

⑤炉灯/转盘电动机/风扇电动机控制电路。

图1-45所示为炉灯/转盘电动机/风扇电动机控制电路示意图。

炉灯、转盘电动机、风扇电动机的工作，因炉门是否关闭、是否按动“启动”键而不同。

图1-44 光波微波组合烹调时间

图1-45 炉灯/转盘电动机/风扇电动机控制电路

炉灯亮，照亮炉腔以便于观察食物；风扇运转，对磁控管进行降温，以保证安全工作；转盘电动机运转，带动食物均匀吸收微波、光波，以均匀加热。

a.上电后炉门打开。

如图1-45a所示，微波炉上电后炉门打开时，单片机的炉灯控制脚输出炉灯工作指令，使外接晶体管饱和导通，驱动炉灯继电器RY1触点闭合，接通炉灯电路，炉灯亮。此时，因门初级开关S1断开，而切断了转盘电动机M1、风扇电动机M2回路，两电动机不运转。

b.炉门关闭但未操作启动键。

如图1-45b所示，炉门关闭但没操作启动键时，单片机的炉灯控制脚输出停止工作指令，外接晶体管截止，RY1继电器释放其触点断开。切断了炉灯、风扇电动机、转盘电动机回路，上述器件均不工作。

c.炉门关闭并按下启动键。

如图1-45c所示，炉门关闭按启动键进入烹调状态时，单片机的炉灯控制脚输出工作指令，外接晶体管驱动RY1继电器触点接通。此时，因门初级开关S1也处于接通状态，使220V同时加到炉灯、风扇电动机、转盘电动机两端，上述三器件同时工作。

（2）松下NN-K653型微波炉电路图解

松下NN-K653型微波炉属于微电脑控制式，采用薄膜键盘，具有单一微波或烧烤加热、微波烧烤组合加热等多种功能。

1）松下NN-K653型微波炉整机概述。

图1-46所示为松下NN-K653型微波炉整机框图。

图1-46 松下NN-K653型微波炉整机框图

AN6750外观如下所示：

松下NN-K653型微波炉整机电路包括微波炉基础器件，如磁控管、高压变压器、烧烤器、炉门联锁开关、温控器；电脑控制专用电路，如电源电路、单片机及工作条件电路、可变功率控制电路、温度控制电路、键盘电路、蜂鸣器电路、显示器和微波炉专用多功能集成电路AN6750。

2）松下NN-K653型微波炉单元电路。

①电源电路。

如图1-47所示为松下NN-K653型微波炉的电源和单片机工作条件电路。

图1-47 电源和单片机工作条件电路

从图1-47中我们可以看出，该机电源供电分两部分：AC 220V（50Hz）电网电压经熔丝管、炉门初级开关送微波电路、烧烤电路、电动机电路；经过电源变压器T1进行变压后供给小信号处理电路，即电脑板。

T1二次侧输出的20V交流电压。经F1、C3消除高频干扰后分为3路：

一路由D1整流、C1滤波变换为+18V，作为继电器等驱动电路工作电压，同时还经Q1、ZD1、R4等稳压为+5V，作单片机等器件的工作电压。

一路经D2和D3整流、C2和R7滤波变换为-20V电压，送单片机的（16）脚作为负电源。

一路送多功能集成电路AN6752产生过零脉冲。

T1二次侧输出的3.2V交流电压，经R6、R1、R2分压。由F、F两端输出交流2.5V电压，作为显示屏灯丝电压。

②单片机的工作条件。

如图1-47所示，单片机是电脑板及整机的控制中心，它有待机、运行两种工作状态。

单片机具备工作条件后，先进行复位清零，而后进入待机状态。待机状态可接收存储加热方式、火力和时间等设置指令。待机状态检测到炉门关闭的情况下，才可接收处理“启动”等烹调指令，进入加热状态。

单片机工作条件包括：（42）脚得到+5V电源，（36）脚复位电压正常，（39）、（40）脚时钟振荡电压正常且外接晶体频率正确，（38）脚输入100Hz过零脉冲，（16）脚输入-20V电压。其中-20V电压经内部电路调制后，产生直流脉冲信号和扫描信号，输送到显示器和键盘开关电源。

a.时钟振荡。

单片机在（42）脚得到+5V电源后，就启动内部振荡器与（39）脚外接晶体配合，产生4.19MHz振荡脉冲。此脉冲经分频后作为单片机内部各电路时钟脉冲及脉冲源。这部分电路有问题会引起单片机不工作，或工作程序错乱、运行速度过慢或过快等。

b.过零脉冲发生电路。

这部分电路利用50Hz交流正负半周之间的过零点，作为单片机计时输出控制信号的基准。电源变压器二次侧输出的交流20V电压，通过电阻R26后，送多功能集成电路AN6750的（16）脚，被内部时钟发生器处理后，由（17）脚输出100Hz的时钟脉冲，作为过零检测信号送到单片机的（38）脚。

c.复位电压形成。

在上电初期，电源电路输出的+18V电源，加到多功能集成电路AN6752的⑩脚，经内部电阻分压，提供给比较器正向输入端一个高电压。此时，比较器截止输出高电压施加于（14）脚，因（14）脚外接电容C15，而电容两端电压不能突变，使（14）脚电压由0V逐渐上升到4.6V以上，并施加到单片机的（36）脚复位。这样，单片机在上电之初，因（36）脚为低电压而对内部电路进行清零复位，当（36）脚上升到4.6V时，转入待机状态。因C15电容容量较小，充电时间较短，复位过程很短，往往是瞬间完成。

③操作显示电路。

如图1-48所示，操作显示电路包括键盘电路、显示电路、蜂鸣器电路。

a.键盘电路。

键盘是人机对话的工具，其工作过程如下：

单片机的（27）～（31）、（12）脚为键盘输出端，⑧～（11）脚为键盘输入端。单片机在待机和工作状态时，由键盘（27）～（31）、（12）脚输出逐行扫描脉冲，在任何时间，（27）～（30）、（12）脚始终有一个为高电平“1”、其他为低电平“0”。在无功能键操作，单片机的⑧～（11）脚得不到扫描脉冲始终均为低电压“0”，单片机因此判断键盘功能键没有被操作，而保持原工作状态。

此外，DZ3稳压二极管还从-20V中引出约-3.6V的直流电压，其作用是防止显示屏不发光区域因栅极线路干扰而产生闪烁。

图1-48 操作显示电路

在某功能键被操作时，譬如按动“煲仔饭”键时，该键将单片机的（29）、⑩脚接通，当（29）脚输出高脉冲期间。此高脉冲经D9、“煲仔饭”键，使单片机的⑩脚为高电压，这样，单片机的（27）～（31）、（12）脚键盘输出端电压组合为“0 001000”，⑧～（11）脚键盘输入端电压组合为“0010”。单片机对键盘输出端口和输入端口高低电压组合进行逻辑运算后，判断有用户指令输入，用户指令为“煲仔饭”。

b.显示电路。

如图1-48所示，显示电路用于显示用户烹调方式、定时时间和剩余时间等。

该机显示器采用荧光屏，当两个F灯丝脚引入交流2.5V电压后，灯丝发光，对阴极加热，阴极可发射电子。

单片机由（17）～（21）脚输出5路栅极控制信号。分别加到显示屏的⑤、⑧、（11）和（19）、（13）、（16）脚，作为G6、G5、G4和G1、G3、G2六个栅极电压，而六个栅极分别作为四个“日”字形位控制信号（包括其内C、R符号）和“◇”等专用符号的控制信号。

同样地操作其他功能键时，单片机键盘输出、输入端电压组合不同，单片机将其电压组合进行逻辑运算，来判断出功能键名称，以调用相关程序执行用户操作。

如果显示屏的栅极得到高电压，阴极得到显示控制信号，阴极发射的电子就会射向栅极，冲击荧光屏发光，显示数字或专用符号。

单片机由（26）～（31）脚按顺序轮流输出四个“日”字形七个笔画控制信号，分别加到显示屏的（20）、（17）、（18）、（15）、（14）、（12）脚阴极，控制“日”字形a、b、c、d、e、f、g字形笔画的亮灭。

单片机由（33）输出“h”控制信号，加到显示屏的⑨脚阴极，作为“C”和“R”显示控制信号；由（22）和（23）脚输出“i”和“j”控制信号，分别加到显示屏⑦、⑥脚阴极，作为显示屏上下“-”控制信号。

显示屏根据栅极、阴极电压组合显示相应的数字符号，以便于用户掌握当前的设置和烹调状态。

c.蜂鸣器电路。

如图1-48所示，蜂鸣器以声音形式用以提示功能键操作有效，或烹调工作结束。

蜂鸣器控制信号由单片机的（25）脚输出，高电压有效。当操作面板上的功能键时，单片机在接收、识别、处理所操作功能键指令的同时，由（25）脚输出一个高电位脉冲，频率约为2kHz。这时，蜂鸣器因两端有压差而工作，发出一声响，指示该操作有效。当使用分段程序时，由一个程序阶段转到下一个程序阶段，单片机的（25）脚产生两个高电位脉冲，使蜂鸣器BZ发两声响。当程序完成后，单片机的（25）脚输出5个高脉冲信号，驱动蜂鸣器连响5声，每声间隔约1s。

④烹调电路。

如图1-49所示，烹调电路包括微波电路、烧烤电路、炉门检测及控制电路等。单片机检测在炉门关闭情况下，才能接收处理“启动”等烹调指令，使微波控制电路、烧烤控制电路接通微波及烧烤系统220V供电电路，微波炉才能进入加热烹调工作。

a.炉门检测及继电器供电控制电路。

当炉门打开时，次级炉门碰锁开关断开，切断了Q3发射极和AN6752的③脚+18V供电电路，使Q3和AN6752内部放大器截止。同时，Q3截止又切断了RY1功率继电器和RY4烧烤继电器供电电路。此时这两个继电器释放，触点断开，强行停止微波发射和烧烤工作。AN6752输出②脚为高电压，施加于单片机的⑤脚，单片机据此判断出炉门被打开，而停止烹调程序，且拒绝接收“开始”等烹调指令。第二重安全控制强迫微波、烧烤电路停止工作，目的是防止炉门打开时，微波电路仍发射微波对人员形成危害。

当炉门关闭时，次级炉门碰锁开关接通，+18V通过此开关对Q3提供工作电压、对AN6752的③脚提供高电压。AN6752的③脚高电压，使内部倒相放大器饱和导通其②脚为低电压，并送单片机的⑤脚，单片机据此判断炉门关闭。此后如用户没有按“开始”等烹调键，单片机由⑥脚输出5V高电压，送AM6752的⑨脚，令内部碰锁电路不对后级晶体管提供基极电压，该晶体管截止集电极为高电压，并通过④脚使Q3截止，RY1、RY4功能继电器触点不能闭合，切断了高压变压器一次侧和烧烤器供电电路，仍无法进行微波和烧烤加热。如用户按动了“开始”或其他烹调键，单片机的（28）脚输出高电位信号，加到AN6752的⑦脚。

图1-49 烹调电路

在正文所述电路中，当来自单片机⑥、（28）脚的两个高电位信号加到碰锁电路上时，碰锁电路对后级晶体管提供基极高电压，该晶体管饱和导通，集电极为低电压，并通过④脚对Q3提供基极回路，Q3导通，使+18V电源可以提供RY1和RY4功率继电器等作为工作电压。

b.微波及功率级别设置电路。

当炉门关闭，炉门次级碰锁开关闭合，被单片机检测到后，单片机通过碰锁电路使Q3饱和导通，将+18V电源提供给RY1微波控制继电器等。如用户设置为微波加热最大火力，按启动键后，单片机则由（14）脚输出高电压，Q4饱和导通，驱动继电器RY1吸合两触点，接通微波系统220V供电电路，微波系统连接工作发射微波，对食物进行加热。如用户设置于微波加热其他火力进入烹调时，单片机（14）脚则输出相应占空比的脉冲，且每组脉冲周期固定为30s。如设置的功率较高，随着脉冲占空比的变化，受此影响Q4断续性导通，使220V断续性提供给微波系统，微波系统间歇工作，使烹调全过程平均功率为最大功率的百分之多少，从而实现烹调火力调节，使之适合不同食物烹调的特点。

c.烧烤及控制电路。

当炉门关闭被单片机检测到后，除单片机通过碰锁电路使Q3导通，对RY4可变功率继电器提供+18V供电外，还由（37）脚输出烧烤控制信号。在上述两条件同时具备时，Q6饱和导通，驱动RY4烧烤继电器吸合其触点闭合，从而接通烧烤器回路，烧烤器发热，进行烧烤工作。

d.组合烹调电路。

当微波烧烤组合烹调时，微波炉轮流进行微波、烧烤加热。每个轮流周期为33s，每个周期微波、烧烤时间分配见表1-2。

表1-2 微波烧烤组合烹调

两种组合方式电路原理如下。

组合方式1：每个周期内，单片机的（14）脚输出高电压微波加热指令12s，（37）脚输出高电压烧烤加热21s，使RY1闭合12s、断开21s，而RY4闭合21s、断开12s。其结果使微波炉轮流进行微波（12s）→烧烤（21s）→微波（12s）加热工作。

组合方式2：只是微波加热和烤烧加热轮流时间不同，其他同组合方式1。

e.炉温温度控制电路。

在烹调过程中，当温度升高时，该电阻阻值增大，它与R27对+5V分压自身压降增大，使单片机的④脚电压升高。当炉温达到125℃时，其阻值127kΩ，单片机的④脚电压达到近5V，单片机据此判断炉温超过规定值，而令③脚输出停止微波加热指令，显示器显示“88：88”重新设置内容。

⑤炉灯/转盘电动机/风扇电动机控制电路。

如图1-50所示，该机炉灯/转盘电动机/风扇电动机的工作，分别由单独的继电器控制。

图1-50 炉灯/转盘电动机/风扇电动机控制电路

微波炉温度感应电阻为正温度系数热敏电阻。

a.炉灯控制电路

单片机检测炉门打开时，其③脚输出高电压，通过AN6752（13）脚控制其内晶体管饱和导通，RY2继电器线圈有+18V压差而形成电流，产生磁场，吸动弹簧片将两触点接通，从而接通炉灯220V供电电路，炉灯亮。单片机检测炉门关闭，但没操作“开始”等烹调键时，其③脚输出低电压，AN6752内晶体管截止，切断RY2继电器线圈供电，该继电器弹簧片恢复到原位，两触点断开，炉灯关闭。

b.转盘电动机/风扇电动机控制电路

当炉门关闭，并按“开始”进行烹调时，单片机由（24）脚输出高电压，Q7饱和导通，驱动继电器RY5吸合，其触点闭合，接通风扇和转盘电动机回路，风扇电动机、转盘电动机运转，程序结束时，风扇才停止运转。

在正文炉灯控制电路中，单片机检测到炉门关闭，且操作“开始”键进入烹调状态时，其③脚输出高电压，令炉灯亮。